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釬焊技術在金剛石工具方面的應用

匯能網CBSKC.COM訊:由于金剛石與一般金屬合金之間具有很高界面能,致使金剛石顆粒不能為一般低熔點合金所浸潤,粘結性極差,傳統制造技術,金剛石顆粒僅靠胎體冷縮后產生機械夾持力鑲嵌于胎體金屬基,而沒有形成牢固化學鍵結或冶金結合,導致金剛石顆粒工作易與胎體金屬基分離,大大降低了金剛石工具壽命及性能水平。大部分孕鑲式工具金剛石利用率較低,大量昂貴金剛石工作脫落流失于廢屑之。林增棟等率先利用金剛石表面金屬化技術來賦予金剛石表面許多新特性,如優良導熱導電性、熱穩性好,改善其原有理化性能,提高其對金屬或合金溶液浸潤性等。

金剛石表面金屬化問題上世紀70年代就引起了國內外金剛石工具制造界高度重視。不少人致力于燒結過程實現金剛石表面金屬化研究,胎體材料添加或金剛石表面預粘上強碳化物金屬粉末(這種金剛石未加熱前,并未與鍍層發生化學反應,只能屬于金剛石包衣),以期望它們燒結過程實現對金剛石化學鍵結合。盡管文獻已論證了一些金屬例如鎢(未被氧化)較低溫度下(800℃左右)就能金剛石表面形成WC層。      

但從實現金剛石表面預金屬化所用工藝來看,需真空條件下、600℃以上加熱1小時才能得到理想結合力。以目前常用孕鑲金剛石切削工具燒結條件來看,非真空或低真空不超過900℃加熱5分鐘左右,不大可能使金剛石表面生成金屬化層。因為無論活性金屬原子(Ti、V、Cr等)向金剛石表面富集還界面反應達到結合劑與金剛石冶金結合都原子擴散過程,根據熱壓所用溫度及這樣短時間內,這個過程極不充分。固相燒結條件下(有時有少量低強度低熔點金屬或合金液相),胎體對金剛石化學鍵結或冶金結合力十分弱或根本不會形成。 

金剛石表面預金屬化并非最終目,而僅期望與胎體金屬實現化學冶金結合措施之一。鍍覆后金剛石燒結成鋸(鉆)齒后,其折斷面上暴露出金剛石均失去了鍍層,而脫落了金剛石殘留坑表面十分光滑,這種現象似乎說明了金剛石與胎體還未能達到化學包鑲水平。因而即使實現了金剛石表面預金屬化,傳統固相粉末冶金燒結法也不可能實現金剛石與胎體材料間牢固結合。      

上個世紀八十年代末,人們開始探索釬焊技術用于金剛石工具制作。采用金剛石表面鍍覆某些過渡族元素(如Ti、Cr、W等),并與其發生化學反應表面形成碳化物。通過這層碳化物作用,金剛石、結合劑、基體三者就能通過釬焊實現牢固化學冶金結合,從而實現真正金剛石表面金屬化,這就金剛石釬焊原理。從已發表專利文章可以看出,該技術可使金剛石最大出刃值達到粒徑2/3,工具壽命提高3倍以上,而常規下該值不足1/3,允許出刃值可用開刃作業達穩定出刃值時來獲取。所以,采用釬焊技術可望實現胎體金屬(釬料)與母體材料—金剛石鋼基體之間牢固結合。 



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